加強實驗室開放管理　培養創新實踐型本科生

呂恒林 ,吳元周

(1. 中國礦業大學 力學與建筑工程學院 , 江蘇 徐州　221008；2. 江蘇建筑節能與建造技術協同創新中心, 江蘇 徐州　221116)

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加強實驗室開放管理培養創新實踐型本科生

呂恒林1,2,吳元周1

(1. 中國礦業大學 力學與建筑工程學院 , 江蘇 徐州221008；2. 江蘇建筑節能與建造技術協同創新中心, 江蘇 徐州221116)

結合中國礦業大學土木工程專業產學研用結合培養模式實踐,探討實驗室開放管理對創新實踐型本科生培養的作用。創新實踐型人才培養要求實驗室加大開放力度,因而需要加強開放式實驗室建設。通過從規章制度、軟硬件設施、開放模式、實驗室管理平臺和評估標準等方面詳細分析開放式實驗室建設存在的問題和難點,有針對性地提出相應的對策。基于以學生為中心的觀點,從加大科研實驗室開放、加強實驗室安全管理、加強實驗教師和技術人員隊伍建設3個方面對開放式實驗室建設提出建議。

創新實踐型本科生; 開放實驗室; 開放管理

創新型人才是當今世界最重要的戰略資源,但我國的創新型人才培養存在重學歷輕能力、重學術成果數量輕質量等現象,因而缺乏掌握核心技術和自主知識產權的人才,在全球產業競爭和國家安全方面存在隱患[1]。高校作為創新型人才培養的主要載體,有義務也有能力解決該問題。因而需要轉變教育觀念,以創新作為大學的精神核心和價值追求,著力強化理論基礎、注重實踐能力和創新能力的培養,實施全面素質教育[2]。

中國礦業大學土木工程專業自2011年起提出產學研用合作培養創新實踐型本科生模式,充分整合校內外各類實踐教學資源,培養學生的創新實踐能力。其中,高校實驗室是培養學生創新實踐能力的重要條件,開放式實驗教學是實驗教學改革的必然選擇之一[3]。本文在對近年來產學研用合作培養本科生模式實踐的基礎上,針對高校實驗室開放存在的難題提出相應的對策,并從滿足創新型人才培養需求的角度對開放式實驗室建設提出建議。

1　產學研用合作培養模式對開放實驗室的需求

2011年,中國礦業大學獲批江蘇省教育教學改革重點項目——產學研用合作培養土建類專業創新人才的研究與實踐(2011JSJG023)。通過在中國礦業大學土木工程專業近3年的探索和實踐,凝練了產學研用合作培養創新人才模式,即在一、二年級完成通識教育和學科基礎課程學習后,根據學生興趣和就業期望培養“拔尖創新人才”或“卓越工程師”。“拔尖創新人才”指對創新意識強、學術研究能力強的優秀學生,通過配置導師、組建創新團隊參與理論研究、科研項目和創新競賽活動等方式,發掘其研究潛力,采取本—碩連讀或本—碩—博連讀方式培養以教學和科研為主的學術型人才；“卓越工程師”指對具有扎實理論基礎、實踐應用能力強的學生,通過“卓越工程師培養計劃”到企業頂崗實踐、組建創新團隊參與技術研究科研項目等,鍛煉其應用能力和實踐能力,培養專業學位型研究生或技術人才。在產學研用合作培養創新型人才模式中,學校(包括學院和專業)、學生、產學研用合作單位(科研機構或企業)各司其職,真誠合作,一切以學生為中心,以培養社會需要的創新型人才為目標。

無論是培養何種人才,創新實踐能力都將是教育的核心內容,都需要各類實驗條件的滿足,尤其是開放實驗室的軟硬件條件。中國礦業大學土木工程專業現擁有1個國家級和1個省級本科實驗平臺、3個國家級和7個省級科研實踐平臺,但受多方面因素限制,開放式實驗室建設和管理還存在一定的難點需要克服和解決。

2　開放式實驗室建設和管理的難點及對策

一般來說,高校實驗室包括本科教學實驗室和科研實驗室兩類,其中本科教學實驗室的主要功能是讓學生了解本專業基礎實驗知識和技能,科研實驗室則是服務于學科專業相對前沿知識的探索與實踐,因而在科研實驗室實驗設備、師資和場地等方面具有明顯的優勢。開放實驗室建設和管理的主要任務是協調上述兩類實驗室之間的關系,在實踐過程中發現存在多方面的難點,包括規章制度、開放模式等,通過有針對性的建設,終于得到有效解決。

2.1加強制度建設,做好規劃和保障工作

規章制度是保障實驗室有效開放的前提,它可以保障實驗室開放的持久性和連續性,使之規范化運作[4]。實驗室開放的相關規章制度包括準入審核制度、安全管理制度、儀器設備的日常維護制度等,各高校略有不同。目前,實驗室規章制度方面存在的問題主要有以下兩方面:

(1) 部分制度條款過于形式化,沒有結合本實驗室的具體情況。既不能突出本實驗室的特色,又不能對在實驗室進行實驗的學生進行指導、教育和約束。

(2) 部分實驗室沒有認真對待制定的規章制度,停留在紙面上,不能落實到廣大師生的日常實驗中,尤其是實驗安全制度。

通過廣泛調研,并結合中國礦業大學土木工程專業各實驗室的具體情況,出臺了實驗室開放系列文件,通過建立健全實踐教學保障體系和實踐育人長效機制,確保“五落實”:制度、時間、場地、經費、指導教師；建立了與課程體系相對應的“演示與驗證實驗、綜合與設計實驗、創新與前沿實驗”三層次的實驗項目體系,并積極組建“實驗訓練、能力磨煉、創新演練”3個模塊。規定各實驗平臺的儀器設備全部用于教學實驗,每天3個單元開放、周末全天候開放。目前基礎實驗設備學生1人1臺套,大型儀器設備向學生開放,全面支持學生開展開放式實驗、創新訓練活動等。近3年,本專業各類實驗平臺累計實驗每年人時數超過100萬,支持學生開展國家級和省級大學生創新訓練項目50余項、校院兩級創新訓練項目近300項,每年50%以上的畢業生在實驗室完成畢業實習或畢業設計(論文)。

2.2優化實驗條件,落實軟件和硬件建設

實驗條件包括實驗需求的儀器設備、實驗教師隊伍等,是該實驗室是否滿足開放要求的重要判斷標準。本科實驗條件存在以下難題[5]:

(1) 基礎實驗設備老舊,更新不及時,尖端實驗設備大多在科研實驗室,對本科教學開放力度不夠；

(2) 實驗體系不完善,實驗內容陳舊；

(3) 專職實驗教師數量不足,高校一般要求實驗教師具有博士學位,致使實驗教師隊伍建設進展緩慢,實驗課程大多由任課教師指導,而部分教師缺乏指導實驗的經驗；

(4) 專業實驗員數量少,職稱和學歷層次較低，對實驗員隊伍建設重視程度不夠,導致實驗員隊伍逐漸弱化。

針對上述問題,中國礦業大學土木工程專業通過積極建設本科實驗平臺、加大開放科研實驗條件等方式,優化創新實踐型人才培養的實驗條件。通過申請教育部改善基本辦學條件(修購專項)專項資金、國家級工程實踐教育中心建設經費、江蘇省高校實驗實踐教育中心建設經費等方式,積極完善和優化本科實驗教學的硬件設施,積極構建“公共實驗平臺、特色實驗中心、學科前沿實驗室”三級實驗平臺,實驗室全天候開放,并且面向本科生開放重點實驗室的教育資源；通過積極引進和培養優秀博士、轉崗在職教師等方式,逐步優化專職實驗教師和實驗技術隊伍,重點吸收有實驗教學和指導經歷的優秀人員；在學科和科研實驗平臺建設方面,充分考慮本科開放實驗需求,在實驗設備臺套數、場地面積等方面予以保障,并安排專職實驗教師指導學生開放實驗。

2.3改革開放模式,激勵教師和學生熱情

2.3.1實驗室開放存在的問題

實驗室開放不僅要滿足開放時間需求,還要滿足實驗內容開放的需求。開放實驗存在以下難題[6]:

(1) 缺乏激勵措施,師生積極性不高；

(2) 被動開放或混沌式開放,實驗室開放形式和內容單一；

(3) 開放實驗經費不足；

(4) 部分科研實驗室存在儀器設備和研究內容保密問題,難以對學生開放。

2.3.2改革開放模式

為此,在開放方式的選擇上,結合實驗類型和學生將來的發展需求,對開放模式采取了針對性的改革措施。

(1) 對于滿足基礎實驗需求的課程實驗,從系統性、集成性和綜合性等方面對教學實驗內容進行創新性的整合。充分利用實驗室開放,支持鼓勵學生開展設計、開放性實驗。對于“土木工程材料”、“結構設計原理”等課程中的綜合性、設計性實驗,在教學過程中,鼓勵學生開展土木工程材料和結構設計原理課程實踐教學聯合。學生從原材料選取開始設計,自己動手做構件進行綜合性、設計性實驗,得出實驗數據,進行數據的處理分析,得出結論。培養學生動手實踐和實驗分析等能力,為學生今后參加研究和進一步學習奠定科研的基礎能力。

(2) 對于學生自主設計的拓展學生創新思維和實踐能力實驗,鼓勵其通過申報國家、江蘇省和校院各級創新訓練項目以及參與指導教師科研項目等方式獲取開放實驗課題和指導,既幫助教師完成了科研實驗,又鍛煉了學生創新思維和實踐能力,實現教師和學生雙贏,充分激勵了教師和學生的積極性。而且,項目開展過程中,可以獲得創新訓練項目資助經費和指導教師科研經費支出,充分保障了開放實驗的完成。或者,將開放實驗與學科知識競賽等相結合,也會激勵教師和學生的積極性[7]。其中,對于有進一步學習和深造需求的“拔尖創新人才”,尤其是獲得推免資格的四年級學生,將本專業的所有本科實驗室和科研實驗室全部向學生開放,支持其開展創新實驗；對于計劃畢業后選擇就業的學生,則將本科實驗室和校內外實踐訓練中心全部向其開放,支持其開展創新訓練。

2.4強化過程管理,規范申請和審核機制

實驗室管理是其開放功能順利實現的重要保障,包括實驗室安全管理、開放管理等。其中,安全管理的對象既包括實驗人員的安全,也包括實驗設備和技術安全,尤其是科研實驗室內的高尖端儀器設備和技術。歸納起來,實驗室管理難題主要有兩個方面,即人員的流動性和實驗的不確定性[8]。實驗室開放管理的核心問題是開放實驗項目的申請和審核機制、指導教師隊伍、師生間或生生間溝通和交流平臺等[9-10]。

上述問題,可以通過采取將教學、實踐相結合的辦法得以解決:創新實踐、專業建設和教學相結合；學生個人培養、導師學術研究與創新實踐活動相結合。較好地協調了已有實驗室、科研平臺、學生論文工作、導師科研等方面的關系,讓學生積極參與創新實踐活動,并通過建立有效的“進入退出”機制,形成了動態但相對穩定的可持續管理隊伍,同時也形成了一套特色鮮明并適合本科生創新人才培養工作的組織管理體系。開展了如下工作:

(1) 建立一套開放實驗的申請—審核系統,供全校師生進行網上申請,由實驗室管理人員根據實驗室具體情況進行審核,從而可以掌握實驗人員流動,保障實驗順利開展和實驗設備充分利用;

(2) 每學期及時公布本實驗室可以完成的實驗項目,并將實驗設備維修保養或新購置信息及時公告師生,以便及時調整實驗安排;

(3) 重點加強實驗室人員的安全教育,制定安全管理制度,責任目標落實到人,并加強日常安全檢查,嚴格追究安全事故責任;

(4) 建立切實有效的溝通交流平臺,給教師和學生進行實驗交流或就實驗室建設提出建議和意見,以便更好地完善實驗室開放管理。

3　對開放式實驗室建設的建議

通過產學研用合作培養創新實踐型本科生項目的實施,作者及團隊發現要想培養出更多的創新型人才,必須從深化自身改革與優化外部環境兩方面努力,其中改革大學自身是關鍵[11]。學生創新力提高并不完全受天賦背景性因素影響,院校教育環境和活動對于學生創新力提高具有重要意義[12]。開放式實驗室建設在創新型人才培養過程中起著極為重要的作用,需要不斷加強和完善,存在以下幾點需要考慮。

(1) 加大科研實驗室的開放力度,促進學科專業先進儀器設備的共享。雖然科研實驗室已向本科學生開放,但受儀器設備貴重、臺套數量少以及技術知識保密等因素影響,開放力度有限,往往局限于畢業班中推薦免試攻讀碩士研究生的范圍內,或只能對某一導師的學生開放,致使實驗儀器設備利用率降低。

(2) 實驗室安全管理不放松。雖然各高校一直強調實驗室安全,但仍有安全事故發生。針對開放式實驗室中人多、實驗多的現象,建議高校加大資金投入,給實驗室配備安全防護設施,如防護服、滅火器、急救箱等,將學生的安全放在第一位。同時,加大對儀器設備的維護保養,在擁有高尖端設備或開展高危險性實驗的實驗室內配制視頻監控和防盜報警系統等,以保障設備和技術的安全。

(3) 進一步加強實驗教師和技術人員隊伍建設。在引進高校優秀畢業生擔任實驗教師時,除考核的學歷和知識層次外,還應考查其實驗和實踐能力；進一步加大具有豐富實驗指導經驗的技術人員引進力度,不斷充實實驗教師和技術人員隊伍。

4　結語

實驗室開放是高校實施產學研用合作培養創新實踐型本科生的重要條件之一。開放式實驗室建設應當以支持創新型人才培養為目標,因而無論是規章制度的制定和執行、軟硬件設施配置、開放模式的選取,還是實驗室管理及評估體系的優化等,均應以學生為本,這也是高等教育的核心任務。

References)

[1] 李蕊,趙磊.大力培養創新型人才[N].人民日報,2014-01-09(007).

[2] 李靜.有效發揮高校在創新型人才培養中的作用[J].教育教學論壇,2014(11):57-58.

[3] 王斌.實驗室開放式教學改革與創新人才培養 [J]. 實驗技術與管理, 2011,28(8): 286-287.

[4] 馬宏圖.開放實驗室促進創新人才培養[J].實驗科學與技術,2012,10(5):135-137.

[5] 鄧華鋒,李建林,王樂華,等.提高土木工程專業課程實驗教學水平的思考[J].高等建筑教育,2015,24(1):119-122.

[6] 茍如虎,王亞玲.“三線并進”實驗室開放模式的探索與實踐[J].實驗室研究與探索,2015,34(1):238-241.

[7] 高云鵬,滕召勝,黎福海.開放實驗室與學科競賽平臺相結合的創新人才培養模式[J].實驗技術與管理,2012,29(4):360-362.

[8] 黃飛,張慧風,胡立雙,等.行為安全管理在實驗室中的應用研究[J].實驗技術與管理,2015,32(1):230-232.

[9] 陳容容,石雪芹,趙玉紅,等. 科技創新實驗室開放管理的探索[J]. 實驗室研究與探索,2011,30(3):323-325.

[10] 黃娟,范銳,李勇峰,等.大學生開放與創新實驗室效能評估機制研究[J].實驗技術與管理,2014,31(12):222-225.

[11] 董澤芳,袁川.國外高校成功培養創新型人才的經驗與啟示:以哈佛大學、牛津大學和東京大學為例[J].現代大學教育,2014(4):26-32.

[12] 郭芳芳,史靜寰,涂冬波.研究型大學創新人才培養研究:基于本科生獲獎及創新力提高差異的實證分析[J].清華大學教育研究,2012,33 (5): 13-20.

Strengthening managementof open laboratory to promote cultivating innovative-practicing undergraduates

Lü Henglin1,2, Wu Yuanzhou1

(1. School of Mechanics and Civil Engineering, China University of Ming and Technology, Xuzhou 221116,China；2. JiangSu Collaborative Innovation Center for Building Energy Saving and Construct Technology,Xuzhou 221116, China)

The effect of open laboratory management on the cultivation of creative-practicing undergraduates was explored, based on the practice of combination training mode of “Production-Education-Research-Application” in China University of Mining and Technology. More open degree of laboratory was needed for training innovative talents, and the construction of open laboratory should be paid more attention to. And then some aspects were explored, such as rules and regulations, software and hardware facilities, open modes, the management platform and evaluation standard. As the problems and difficulties were pointed out, some well-directed treatments were proposed. Suggestions on increasing open degree of scientific laboratories, paying more attention to safety management and construction of laboratory technicians were presented, based on the view point of student-centered.

innovative-practicing undergraduate; open laboratory; open management

10.16791/j.cnki.sjg.2016.03.002

實驗室創新

2015- 08- 22

江蘇省教育教學改革重點項目“產學研用合作培養土建類專業創新人才的研究與實踐(2011JSJG023)”的階段性研究成果

呂恒林(1966—),男,江蘇揚州,博士,教授,博士生導師,研究方向為實驗室建設與管理.

E-mail:henglinlv@cumt.edu.cn

G482;G642.0

A

1002-4956(2016)3- 0005- 03